This post is also available in:
English (אנגלית)
חוקרים מאוניברסיטת רייס (Rice University) מפתחים מערכת מחשוב מהפכנית – לא כזו המבוססת על סיליקון, אלא על תאים מיקרוביאליים חיים. במסגרת יוזמה בת ארבע שנים, שממומנת בסך 1.99 מיליון דולר על ידי הקרן הלאומית למדע של ארה״ב (NSF), שואפים החוקרים לתכנן מערכות ביולוגיות מהונדסות מחיידקים שיתפקדו כפלטפורמות מחשוב הניתנות לתכנות.
הרעיון העומד בבסיס התחום המתפתח, המכונה ביו-מחשוב (biocomputing) הוא לנצל את יכולות עיבוד המידע הטבעיות של יצורים חיים. במקרה זה, תאי חיידקים בודדים מתפקדים כיחידות עיבוד בסיסיות. כאשר הם מקושרים זה לזה, הם יוצרים רשת מבוזרת היכולה לבצע חישובים, ללמוד, ולהסתגל למידע חדש בזמן אמת.
בניגוד למערכות אלקטרוניות מסורתיות, המתבססות על ארכיטקטורה קבועה וצריכת אנרגיה גבוהה, למערכות ביולוגיות יש יתרונות טבעיים של הסתגלות ויעילות אנרגטית. באמצעות ניצול דרכי התקשורת הטבעיות של מיקרואורגניזמים – כימיות וחשמליות – מקווים החוקרים לבנות פלטפורמת מחשוב שמעבדת מידע בצורה הדומה יותר לאורגניזם חי מאשר ללוח חשמלי.
מה שמייחד את הפרויקט של אוניברסיטת רייס הוא המיקוד בתאי חיידקים, ולא באורגנואידים מוחיים או ברקמות ביולוגיות אחרות – אשר נחקרות לעיתים קרובות יותר בניסויי בינה מלאכותית ביולוגית. המטרה היא לחבר בין מנגנוני החישה והתגובה של חיידקים לבין מערכות אלקטרוניות, וליצור פלטפורמות היברידיות שישמשו למגוון רחב של יישומים – ממכשירי אבחון רפואי ועד חיישנים סביבתיים.
אחד התחומים המבטיחים הוא פיתוח ביו-חיישנים חכמים – מערכות שינצלו רשתות של חיידקים לאיתור תרכובות כימיות מסוימות, כגון סמנים ביולוגיים של מחלות, ויהפכו את הגילוי הזה לאות אלקטרוני. גישה זו עשויה לאפשר ניטור בזמן אמת ואבחון רפואי מדויק ומותאם אישית.
כדי לשמור על פעילות רשתות החיידקים, יעשה שימוש במערכות גידול מתמשכות (continuous culture systems) שיבטיחו שהמיקרובים יישארו פעילים ותגובתיים. עם הזמן, צפויות הרשתות "ללמוד" מהסביבה שלהן – מה שיגדיל את הדיוק בזיהוי דפוסים מורכבים.
הצוות חוקר גם את ההשלכות הרחבות של טכנולוגיה כזו, כולל היבטים אתיים ורגולטוריים. אם יצליחו, תוצאות המחקר עשויות לסמן נקודת מפנה לעבר מערכות מחשוב ביולוגיות-משולבות, עם יכולות העולות בהרבה על אלה של מכונות קונבנציונליות.
